在移動水聲通信中，收發(fā)機之間的相對運動使接收信號中出現(xiàn)較大的多普勒擴展，給OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）水聲通信系統(tǒng)帶來子載波間干擾，使發(fā)射符號失真。高性能、低復雜度的移動OFDM水聲通信系統(tǒng)接收機設(shè)計是一個難題。

中國科學院聲學研究所水下航行器信息技術(shù)重點實驗室研究員鄢社鋒團隊提出一種適用于差分OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)turbo均衡器。研究人員使用譯碼器反饋的發(fā)送符號軟信息重建OFDM系統(tǒng)各子載波符號，通過自適應(yīng)turbo均衡，進一步消除接收信號中由已檢測出符號造成的殘余子載波間干擾，從而提高差分系統(tǒng)的誤碼性能（圖1）。自適應(yīng)均衡器的系數(shù)使用低復雜度的隨機梯度算法進行更新，并采用單載波通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)重利用算法加速turbo均衡的收斂。另外，研究團隊提出一種基于導頻的差分編碼方法，可有效抑制上述符號重建過程中存在的誤差傳播問題，提高系統(tǒng)性能。

該研究將提出的分數(shù)間隔快速傅里葉變換turbo均衡（Fractional Fast Fourier Transform-Turbo Equalization, FFFT-TEQ）與相干OFDM系統(tǒng)中基于MMSE（Minimum Mean-Squared Error）估計的turbo均衡器（MMSE-TEQ）的誤塊率（block error rate, BLER）性能進行對比，仿真結(jié)果顯示，使用新型均衡器的差分系統(tǒng)在高信噪比下可獲得的誤塊率性能優(yōu)于相干系統(tǒng)（圖2），且其性能對多普勒頻率的變化更為穩(wěn)健（圖3）。同時，它的計算復雜度較相干系統(tǒng)降低約兩個數(shù)量級。

該差分OFDM水聲通信系統(tǒng)自適應(yīng)turbo均衡方法為高性能、低復雜度移動OFDM水聲通信系統(tǒng)的實現(xiàn)提供可行的解決方案，具有應(yīng)用價值。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在IEEE Transactions on Vehicular Technology上。研究工作得到國家自然科學基金的資助。

圖1.差分OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)turbo均衡器結(jié)構(gòu)圖（圖/聲學所）

圖2.誤塊率-信噪比性能曲線（圖/聲學所）

圖3.誤塊率-歸一化多普勒性能曲線（圖/聲學所）